Technical Design of a Sargassum Biogas Cogeneration System in Grenada: A pilot study examining optimized components, maintenance, dimensioning, and economics
2024 (Engelska) Självständigt arbete på grundnivå (kandidatexamen), 10 poäng / 15 hp
Studentuppsats (Examensarbete)
Abstract [en]
In recent years, Grenada, a country in the West Indies, has been heavily impacted by the increased growth of macroalgae, specifically Sargassum. As of today, the country has a significant need for imported goods, resulting in high prices in the community. The country's electricity production currently relies on imported diesel, significantly affecting electricity prices. Research is underway on Sargassum's anaerobic digestion to produce biogas andfertilizer. AlgaeFuel Sweden AB is a startup striving to implement a combined heat and power plant in Grenada powered by biogas produced from Sargassum. This initiative will provide Grenada with local renewable energy, reducing its dependence on imported diesel and mitigating the impact of imported fuel prices.
Currently, there are no similar facilities in Grenada, and the use of Sargassum for anaerobic digestion is new. To create an optimal production facility, an investigation is needed concerning the required components and how they need to be adapted to Grenada's climate. Therefore, components need to be selected and sized correctly to create a resource-efficient production.
The purpose of this study was to examine and gather technical information about the current technology for a biogas plant and a combined heat and power plant. The investigation was conducted to recommend suitable technology for a future production facility in Grenada. AlgaeFuel Sweden AB requested a plant capacity to produce 150 kW of electricity from Sargassum. The goal was to determine if a plant with this capacity could be built and operatedefficiently in Grenada.
An extensive literature review was conducted to collect data on various techniques for anaerobic decomposition and combined heat and power plants. Local conditions were investigated through field studies in Grenada, conducted within the framework of the KTH Field Studies program.
The study resulted in the identification of the most suitable technology for biogas and electricity production in Grenada, including an internal combustion reciprocating engine and a CSTR for anaerobic digestion. To produce 150 kW, a daily input of 31 tons of Sargassum and a CSTR volume of 700 cubic meters are required. The generator should be synchronous with a frequency of 50 Hz and a voltage of 400 V. To make the plant profitable, potential customers for heat and fertilizer should be explored.
Some conclusions drawn include the need to explore potential customers for heat and fertilizer to ensure profitability. The recommended reactor volume and the need for gas storage may change depending on various operational scenarios and the conditions for large-scale anaerobic digestion of Sargassum.
Abstract [sv]
Under de senaste åren har Grenada, ett land i Västindien, påverkats mycket av den ökade tillväxten av makroalgen Sargassum. Idag är landets behov av importerade varor stort vilket orsakar höga priser i samhället. Ett exempel är elektricitetsproduktionen i landet som idag är beroende av importerad diesel. Just nu pågår forskning om anaerob nedbrytning av makroalgen Sargassum för att tillverka biogas och biogödsel. AlgaeFuel Sweden AB är ett start-up företag som strävar efter att kunna implementera ett kraftvärmeverk på Grenada drivet av biogas, producerat av Sargassum. Detta för att skapa en lokal produktion av elektricitet och minska beroendet av priset på importerad diesel.
Idag finns ingen liknande anläggning på Grenada och användningen av Sargassum för anaerob nedbrytning är ny. För att skapa en optimal produktionsanläggning krävs således en undersökning om vilka komponenter som behövs och hur dessa behöver anpassas till klimatet på Grenada. Komponenterna behöver därmed väljas och dimensioneras korrekt för att skapa en resurseffektiv produktion.
Syftet med denna studie var att undersöka och samla teknisk information om den aktuella tekniken för en biogasanläggning och ett kraftvärmeverk. Undersökningen gjordes för att kunna rekommendera lämplig teknik för en framtida produktionsanläggning på Grenada. AlgaeFuel Sweden AB efterfrågade en anläggningskapacitet för att kunna producera 150 kW elektricitet från Sargassum. Målet var att undersöka om en anläggning med en elektrisk kapacitet på 150 kW går att bygga och driva på ett resurseffektivt sätt på Grenada.
En omfattande litteraturstudie har genomförts med datainsamling om olika tekniker för anaerob nedbrytning och kraftvärmeverk. De lokala förutsättningarna har undersökts genom fältstudier på Grenada som har gjorts inom ramen för stipendieprogrammet KTH Field Studies. Studien resulterade i att den mest lämpliga tekniken för en resurseffektiv biogas och elektricitetsproduktion är en kolvmotor och en CSTR för AD. För att producera 150 kW behövs en daglig input av 31 ton Sargassum och en CSTR volym på ca 700 m³. Generatorn ska vara synkronisk och ha en frekvens på 50 Hz och spänning på 400 V. För att anläggningen ska bli lönsam bör potentiella kunder för värme och gödsel undersökas.
Några slutsatser som drogs från studierna var att potentiella kunder för värme och gödsel bör utforskas för att produktionen ska bli lönsam. Den rekommenderade reaktorvolymen och behovet av gaslager kan komma att ändras beroende på olika driftfall och förutsättningarna för storskalig anaerob nedbrytning av Sargassum.
Ort, förlag, år, upplaga, sidor 2024. , s. 55
Serie
TRITA-ITM-EX ; 2024:365
Nyckelord [en]
CHP plant, Primary movers, Biogas plant, Reactor technology, Gas storage
Nyckelord [sv]
Kraftvärmeverk, Primary mover, Biogasanläggning, Reaktorteknologi, Gaslager
Nationell ämneskategori
Teknik och teknologier
Identifikatorer URN: urn:nbn:se:kth:diva-350236 OAI: oai:DiVA.org:kth-350236 DiVA, id: diva2:1883369
Externt samarbete
AlgaeFuel Sweden AB
Handledare
Examinatorer
2024-07-102024-07-10